Введение. Самодуров Алексей Витальевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ «ВИНТ В КОЛЬЦЕ» НА ЕЕ АЭРОДИНАМИКУ

Самодуров Алексей Витальевич

Центр творческого развития и гуманитарного образования для одаренных детей «Поиск», г. Ставрополь

Введение

Данная работа относится к области исследований аэродинамических характеристик движителей системы «винт в кольце», представляющих собой воздушный винт, встроенный в специально спрофилированный канал. На рис.1 показана типовая схема системы «винт в кольце». Кольцо состоит из коллектора с относительным радиусом и цилиндрического участка канала 2 (непосредственно примыкающего к коллектору), который будем называть диффузором. Конструктивный элемент, состоящий из коллектора и диффузора, будем называть «кольцом».

Рисунок 1. Типовая схема системы «винт в кольце»: Т_к - тяга кольца, Т_в – тяга винта, R – радиус винта, - скорость подсасывания воздуха в плоскости вращения винта, - скорость отбрасывания при выходе из диффузора, скорость отбрасывания в сечении плоскости 2 (на некотором удалении от диффузора)

Место расположения винта в цилиндрическом диффузоре как показывает эксперимент практически не влияет на соотношение тяг между винтом и кольцом и их величину.

Винт, работая как вентилятор, создает свободную воздушную струю, которая на выходе из короткого диффузора вследствие неполного расширения (статическое давление в струе несколько ниже атмосферного) на некотором удалении от нижней кромки диффузора (сечение 2-2, Рис.1) получает поджатие (статическое давление становится равным атмосферному). Суммарная тяга системы «винт в кольце» Т складывается из тяги Т_к, возникающей при обтекании кольца (тяга коллектора вследствие возникающего разряжения на его поверхности, тяга диффузора, возникающая из-за неполного расширения струи) и тяги винта Т_в, на которую влияет кольцо

(1)

В ряде работ [1-2] довольно подробно рассмотрены вопросы определения тяги и мощности системы в зависимости от многих ее геометрических и аэродинамических параметров, однако, зависимости тяги и мощности системы от такого геометрического параметра как зазор ∆ между концом лопасти винта и внутренней поверхностью диффузора, изучена пока недостаточно (в основном известно, что с увеличением ∆ тяга системы уменьшается [1]), отсутствуют простые расчетные соотношения, пригодные для инженерных расчетов данной системы.